震撼!华大LUSH基因序列比对加速工具集再次突破计算极限!_重磅造型点评攻略最新消息 作者:记者】2017年5月

来源:豺狼之吻网 | 栏目:休闲 | 2026-06-19 08:50:00
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2017年5月,19岁的全球围棋第一人柯洁九段在和AlphaGo的围棋终极人机大战以0:3完败,这也是人类顶尖高手与这台机器之间的最后一次较量,同年10月 《Nature》杂志发表了超过它所有之前版次的AlphaGo Zero。这一成就向全球展示了兴办操控系统来自学达成繁琐任务的重磅造型点评攻略或许性,而其背后所代表的是运算能力,是计算机科学的分支领域--高表现计算(High Performance Computing),实际上际使用不只成以便全国综合实力的体现,更给人们的日常日常带来了改变,当下该技术已在航空航天、核使用模拟、盘点影像旗舰观察天气预报、生命科学、高新制造(汽车、微电子)等领域获得了广泛使用。

以生命科学领域举例,随着生命遗传密码(基因组)的不断破解,人的生老病死这一繁琐事情可以用数字化的方式具体呈现,以期做到疾病的精准预测、诊断和治疗,让人们远离传感染疾病、防控出生缺陷、详细官宣消息观察肿瘤和心脑血管疾病,提升人均预期寿命,并大幅度下降民间卫生总负担。

近二十年来,个人全基因组测序的成本以“超摩尔定律”的速度下降,而高表现计算在测序资料确认方向的使用也发生了翻天覆地的转变。当下全球主流的基因组测序资料确认工具是Broad Institute开发的免费开源工具集GATK(Genome Analysis Toolkit),该项生命科学领域公认的最佳岗位流程达成一个人的全基因组(Whole Genome Sequencing,WGS)30X资料确认需要1800分钟。深耕于基因组学20多年的华大基因在基因组高表现计算领域再获革新性进展,于近期顺利做到6分钟达成30X WGS全流程的今日郭德纲测评确认任务,相较于GATK规范计算时长提速300倍。

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依据NIH公开的新近资料,随着测序技术的进展,测序成本以超摩尔定律下

https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/DNA-Sequencing-Costs-Data

6分钟达成30X WGS任务是由华大基因自主开发的LUSH工具集做到的,打破了该使用在2020年1月创造的15分钟极限速度。其中的黑技术正是使用了全新的底层架构设计,提供了基于中央处理器和图形处理器相结合开展基因资料确认的高表现加速计划,在下降集群计算资源消耗、提升检出速度的另外,做到了全程自动化、信息化,有记录可回溯,可以更好地用于精准医学的使用场景。

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LUSH工具集加速的全新底层架构逻辑

LUSH工具集提供了一种“CPU+GPU”的高并行软设备解决计划,基于经典流程中的使用模块BWA、SAMTOOLS和GATK,运用GPU的通用运算技术,经由计算引擎和加速引擎的全新架构设计,做到算力完善和并行化处理,并结合华大自主开发的超高通量测序仪,达成碱基资料流的超高速确认,最后获得精确的确认结局。

LUSH工具集加速流程示意图

正是由于生命数字化进程需要严谨的科学精神,而其使用场景首要体如今精准医疗、养生治理等与人类养生有着息息有关的领域,所以各异于其他高表现计算领域,基因组资料确认对精度有极高的请求。而实际上高表现和精确性并不能完全兼得,资料范围、分布和浮点精度、峰值表现和存储都会作用算力的挑选,尤其关乎到唯一最优解和近似解的算力或许大相径庭。LUSH工具集正是经由在经典流程算力的基础上运用了其全新设计的底层架构进一步缩减了中间结局的读写,并运用CPU做到基因确认任务的智能分发,运用GPU数千计算核心做到百万任务的极速并行处理,另外解决了经典流程计算密度较高、频繁地存储器访问等难题,经过评测其规范品的精确性结局与经典流程一致,高达99.86%,使得其可以在计算结局的精确性与极速性上得以平衡。

更优越的表现、更低的成本和更高效的检出是所有高表现计算使用领域的开发追求目标。对加速组件的持续开发源自对速度无止境的追求,正如移动电话处理器行业的进展是随着移动端需求的旺盛,技术才得以不断地迭代和提升。从基因组学基础探究到临床探究及使用,做到测序工具的自主可控的另外也需要做到数学方法上的自主开发,而不只是追求处理器的底层下潜开发。对后者是无止境的追求,而只有前者的完全可控才能做到从跟随模仿到真正超越的或许,从核心算力的开发上合作我国精准医疗自主可控的进展进程。





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